WO2013041141A1 - Radaufhängungseinrichtung mit darin lenkbar angebundenem radlagerträger und integriertem radantriebsmotor - Google Patents

Radaufhängungseinrichtung mit darin lenkbar angebundenem radlagerträger und integriertem radantriebsmotor Download PDF

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Oswald Friedmann
Michael Kistler
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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Definitions

  • Wheel suspension with steered wheel bearing carrier and integrated wheel drive motor
  • the invention relates to a motor vehicle wheel suspension device with a wheel bearing carrier guided steerable therein for setting wheel angles and a wheel drive motor integrated in the wheel suspension device, in particular of an electromechanical design.
  • a drive axle for heavy motor vehicles in which in each case a countershaft transmission is arranged in the region of the respective wheel, which is coupled in each case via a propeller shaft to a differential gear.
  • the drive axle comprises a brake arrangement formed by brake disks which sits in an intermediate region between the differential gear and the respective drive shaft. The braking torque generated by this brake assembly is thus applied to the input of the respective countershaft transmission.
  • a wheel suspension device is known, which likewise comprises a countershaft transmission integrated into the respective vehicle wheel, which is coupled via a propeller shaft to a vehicle-side drive train.
  • the invention has for its object to provide a suspension device for an electromechanically operated with single-wheel motor vehicle, which is characterized over previous designs by improved mechanical performance.
  • a wheel suspension device with:
  • a link element which is pivotable about an inner pivot point and is connected to the wheel bearing carrier via an outer pivot point, so that the wheel bearing carrier can be displaced in a vertical direction and is pivotable about a substantially vertical steering axis;
  • a wheel drive motor to generate a drive torque
  • the Radantriebsmotor is pivotally coupled to the link element via a hinge means, and this coupling is accomplished such that the Radantriebsmotor is pivotable about a substantially vertical engine pivot axis extending in an intermediate region between the outer hinge point and the inner hinge point of the link element ,
  • the motor is coupled to the steering of the wheel, so that no collision between the engine and the wheel, or a recorded in the wheel area transmission can occur.
  • the motor When steering the wheel according to the invention, the motor is also rotated to an axis almost parallel to the steering axis. This can preferably be done easily via a handlebar. This prevents a collision between the motor housing and the gearbox housing, as well as between the cardan shaft and the motor housing.
  • the gear ratio between motor rotation angle and steering angle is approximately 2: 1 in the construction described in more detail below, but can also be chosen differently, e.g. taking into account the space requirements and the maximum steering angle.
  • the coupling with translation effect can also be done by another gearbox such as a gear transmission, a cable transmission and the like.
  • the handlebar is preferred because it represents the cheaper solution.
  • the inventive arrangement of the Radantriebsmotors can be used in particular in a suspension with McPherson architecture.
  • the wheel drive motor is held in this case via a joint mechanism substantially perpendicular to the handlebars and swiveled synchronously in accordance with the Radeinschlag.
  • the joint mechanism may in particular include a sliding joint, a ball joint, or an elastic element via which a corresponding engine mount is achieved.
  • the lower link element is designed as a wishbone.
  • the coupling of the link element with the wheel bearing carrier is preferably carried out via a ball joint pivoting of the wheel bearing carrier relative to the handlebar element to a pointing inillerlteilsnchtung horizontal axis, as well as a substantially vertical steering axle allows.
  • the vehicle-side connection of the link element in particular when the same is executed as a wishbone, preferably takes place via elastomer bushings which allow pivoting of the link element about a horizontal axis pointing essentially in the vehicle longitudinal direction.
  • the inventive concept is particularly suitable forakivorderradaufhfitmaschine with double wishbones, and suspensions in McPherson type.
  • This upper engine linkage assembly is preferably designed as a wishbone arrangement over which the motor housing can be supported vertically displaceable.
  • the synchronization of the pivotal movement of the wheel bearing carrier and the wheel drive motor is preferably carried out by the wheel drive motor and the wheel bearing carrier are coupled together via a link mechanism.
  • This linkage mechanism may include, for example, a rigidly coupled to the wheel bearing carrier - short - encoder lever and a rigidly coupled to the Radantriebsmotorgephaseuse - slightly longer - Mit Meetinghebel, these two levers are coupled together via a possibly bent connecting link. That connecting link is preferably coupled via ball joints with the encoder lever and the driving lever.
  • a reduction gear is integrated in the wheel bearing carrier, which is coupled via the drive shaft with the Radantriebsmotor.
  • This reduction gear is designed according to a particular aspect of the present invention as a planetary gear.
  • the change in Radeinschlages is preferably carried out in a conventional manner in which the wheel bearing carrier carries a steering arm and is coupled via this steering arm and a tie rod there with a steering gear.
  • braking torques can also be generated via the wheel drive motor in addition to wheel drive torques. It is also possible to provide a mechanical brake device in the region of the wheel drive motor via which, in particular, a parking brake function or even a conventional braking effect can be generated.
  • Figure 1 is a perspective sketch of a suspension according to the invention with integrated electromechanical Radantriebsmotor which is pivotally supported on the lower arm and is under a steering operation stocky synchronously and in the same direction tracked;
  • FIG. 1 shows an independent suspension device according to the invention with integrated Radeinzelantriebsmotor 5 is shown.
  • the independent wheel suspension shown here by way of example is designed in particular for a light passenger car and serves to suspend and drive a right, steerable vehicle front wheel.
  • the suspension for a left vehicle front wheel is of course constructed according to mirror symmetry and not illustrated here.
  • the wheel suspension device comprises a Radlager- carrier 1, a lower link element 2 which is pivotable about an inner joint G3 and is connected via an outer joint G4 to the wheel bearing carrier 1, so that the wheel bearing carrier 1 in the vertical direction V displaced and a substantially vertical steering axis X is pivotable, to set the required Radeinschlagswinkel W. Furthermore, the wheel suspension device includes a not in this view not further recognizable, recorded in the wheel bearing support 1 wheel bearing and a wheel hub in turn mounted in this wheel hub.
  • the wheel suspension device furthermore comprises a wheel drive motor 5 for generating a drive torque, and a drive shaft 6 for transmitting the drive torque from the wheel drive motor 5 into the area of the wheel bearing carrier 1.
  • the wheel suspension device is characterized in that the wheel drive motor 5 is pivotally coupled to the link element 2 via a hinge device G7, and this coupling is accomplished such that the wheel drive motor 5 is pivotable about a substantially vertical motor pivot axis XM located in an intermediate region extends between the outer hinge point G4 and the inner hinge point G3 of the link element 2.
  • the link element 2 is designed here as a wishbone and can thus support the wheel bearing carrier 1 longitudinally and transversely in the region of the joint G4 and lead in a vertical direction.
  • the further support and guidance of the wheel bearing carrier 1 is achieved here by the suspension is designed as a McPherson suspension, ie the wheel bearing carrier 1 is guided translationally on a strut 8.
  • the outer joint G4 is designed as a ball joint and allows pivoting of the wheel bearing carrier 1 relative to the lower arm 2 about the steering axis X and pivoting about a substantially horizontal axis in the context of compression and rebound of the wheel bearing carrier 1 in the strut eighth
  • an upper engine link assembly 9 is also guided over an upper engine link assembly 9.
  • This upper engine link assembly 9 is also designed as a wishbone arrangement and coupled via a joint G10 with the Radantriebsmotor 5.
  • the wheel drive motor 5 is kinematically integrated into the wheel suspension device via the articulation points G7 and G10 in such a way that it can cushioned with the lower link 1 and can pivot the motor pivot axis XM defined by the pivot points G7, G10.
  • the wheel drive motor 5 and the wheel bearing carrier 1 are coupled to one another via a linkage mechanism.
  • This link mechanism comprises a rigidly coupled to the wheel bearing carrier 1 encoder lever 1 1 and a rigidly coupled to the housing of the Radantriebsmotors 5 driving lever 12. These two levers 1 1, 12 are coupled via a connecting link 13 with each other.
  • the drive shaft 6 couples an input of the reduction gear to the output of the wheel drive motor 5.
  • the reduction gear is designed as a preferably two-stage planetary gear.
  • the drive shaft 6 can be guided on the sun gear and the wheel-side output can be accomplished via the planetary wheel carrier.
  • the ring gear is then fixed. In order to pivot the wheel bearing carrier in required angular positions of this may be provided with a steering arm 15 to which a tie rod 16 is connected in a known manner, the steering arm 15 coupled to a steering gear not shown here.
  • Figures 2a and 2b illustrate the operation of the suspension of the invention in a ground state ( Figure 2a) and in a sprung state 2b.
  • the wheel drive motor 5 is connected via the hinge point G7 to the lower arm 2 and additionally supported by the upper arm assembly 9.
  • the wheel drive motor 5 can thus co-spring the lower link 2, wherein the stroke amplitude is reduced according to the lever ratios.
  • the wheel drive motor 5 is pivotable about the motor pivot axis XM.
  • the motor pivot axis XM and the steering axis X run in this embodiment to a common point P1.
  • This point P1 is preferably located in the region in which the strut 8 is mounted on the body.
  • the kinematic coupling of the housing of the Radantriebsmotors 5 with the wheel bearing carrier 1 via the handlebar 13 is preferably accomplished such that the Radantriebsmotor 5 is pivoted with a certain reduction, i. the wheel swivel angle is always greater than the engine swivel angle. As a result, gyroscopic effects of the motor 5, and the power requirement are reduced.
  • the drive shaft 6 assumes the oblique position indicated here for the drive motor 5 and for the wheel bearing carrier 1 or the planetary gear accommodated therein.
  • the connection areas of the drive shaft 6 to the drive motor 5 and the planetary gear are selected so that they are close to the axes XM and X respectively. This ensures that at most small changes in the distance by the drive shaft 6 must be compensated within the scope of a steering operation.
  • a motor vehicle equipped with the wheel suspension device according to the invention preferably comprises four wheel drive motors which are assigned to the respective vehicle wheel. Depending on the current vehicle operating state and the power requirement determined by the driver, these wheel drive motors can be controlled in such a way that I give the driver a driving characteristic which is perceived as suitable. Any reaction forces on the steering system caused by the wheel drive motors and in particular the coupling mechanism can be modified, in particular compensated, by actively influencing the steering force assistance behavior.
  • the wheel drive motor 5 and the inner flange area of the planetary gear can be coupled to each other via an elastomer bellows structure, so that the drive shaft rotates in a non-rotating elastomer housing.
  • the link mechanism according to the invention with the links 1 1, 12, 13 is preferably located outside of this elastomer housing.
  • the wheel drive motor 5 is preferably designed as an internal rotor motor and is provided in its housing area with cooling rib structures via which the heat dissipation is assisted under the effect of the ambient air flowing through the rim 15.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaufhängungseinrichtung, mit einem Radlagerträger, einem Lenkerelement das um eine innere Gelenkstelle schwenkbar ist und über eine äußere Gelenkstelle an den Radlagerträger angebunden ist, so dass der Radlagerträger in vertikaler Richtung verlagerbar und um eine im wesentlichen vertikale Lenkachse schwenkbar ist, zur Einstellung geforderter Radeinschlagswinkel, einer Radlagereinrichtung die in dem Radlagerträger aufgenommen ist, einer Radnabe die über die Radlagereinrichtung gelagert ist, einem Radantriebsmotor, zur Generierung eines Antriebsmomentes, und einer Antriebswelle zur Übertragung des Antriebsmomentes von dem Radantriebsmotor in den Bereich des Radlagerträgers. Erfindungsgemäß ist der Radantriebsmotor mit dem Lenkerelement über eine Gelenkeinrichtung schwenkbewegbar gekoppelt ist, und diese Koppelung derart bewerkstelligt ist, dass der Radantriebsmotor um eine im wesentlichen vertikale Motorschwenkachse schwenkbar ist die sich in einem Zwischenbereich zwischen der äußeren Gelenkstelle und der inneren Gelenkstelle des Lenkerelementes erstreckt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Radaufhängungseinnchtung mit darin lenkbar angebundenem Radlagerträger und integriertem Radantriebsmotor
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftfahrzeug-Radaufhängungseinrichtung mit einem darin zur Einstellung von Radeinschlagwinkeln lenkbar geführten Radlagerträger und einem in die Radaufhängungseinrichtung eingebundenen Radantriebsmotor, von insbesondere elektromechanischer Bauart.
Aus DE 31 36 305 A1 ist eine Antriebsachse für schwere Kraftwagen bekannt, bei welcher im Bereich des jeweiligen Rades jeweils ein Vorgelegegetriebe angeordnet ist, das jeweils über eine Gelenkwelle an ein Differentialgetriebe angekoppelt ist. Die Antriebsachse umfasst eine durch Bremsscheiben gebilde- te Bremsanordnung die in einem Zwischenbereich zwischen dem Differentialgetriebe und der jeweiligen Antriebswelle sitzt. Das durch diese Bremsanordnung generierte Bremsmoment liegt damit am Eingang des jeweiligen Vorgelegegetriebes an. Aus FR 2 941 403 A1 ist eine Radaufhängungseinrichtung bekannt, welche ebenfalls ein in das jeweilige Fahrzeugrad integriertes Vorgelegegetriebe umfasst, das über eine Gelenkwelle mit einem fahrzeugseitigen Antriebsstrang gekoppelt ist. Vorgelegegetriebe werden bislang überwiegend bei geländegängigen Fahrzeugen, oder Schwerlastfahrzeugen eingesetzt und bieten den Vorteil, dass über die Radantriebswellen geringere Antriebsmomente geführt werden müssen. Neben dem Bereich der Gelände- und Schwerlastfahrzeuge werden radnahe Untersetzungsgetriebe mittlerweile auch für den Einsatz bei leichten, elektromechanisch betriebenen Kraftfahrzeugen in Betracht gezogen bei mechanisch betriebenen Kraftfahrzeugen in Betracht gezogen bei welchen der Radantrieb durch radnahe Einzelmotoren bewerkstelligt wird.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaufhängungseinrichtung für ein elektromechanisch mit Einzelradmotoren betriebenes Kraftfahrzeug zu schaffen, die sich gegenüber bisherigen Konstruktionen durch ein verbessertes mechanisches Betriebsverhalten auszeichnet.
Erfindungsgemäße Lösung
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Radaufhängungseinrichtung, mit:
- einem Radlagerträger,
- einem Lenkerelement das um eine innere Gelenkstelle schwenkbar ist und über eine äußere Gelenkstelle an den Radlagerträger angebunden ist, so dass der Radlagerträger in vertikaler Richtung verlagerbar und um eine im wesentlichen vertikale Lenkachse schwenkbar ist, zur Ein- Stellung geforderter Radeinschlagswinkel,
- einer Radlagereinrichtung die in dem Radlagerträger aufgenommen ist,
- einer Radnabe die über die Radlagereinrichtung gelagert ist,
- einem Radantriebsmotor, zur Generierung eines Antriebsmomentes, und
- einer Antriebswelle zur Übertragung des Antriebsmomentes von dem Radantriebsmotor in den Bereich des Radlagerträgers,
- wobei der Radantriebsmotor mit dem Lenkerelement über eine Gelenkeinrichtung schwenkbewegbar gekoppelt ist, und diese Koppelung derart bewerkstelligt ist, dass der Radantriebsmotor um eine im wesentlichen vertikale Motorschwenkachse schwenkbar ist die sich in einem Zwi- schenbereich zwischen der äußeren Gelenkstelle und der inneren Gelenkstelle des Lenkerelementes erstreckt. Dadurch wird es auf vorteilhafte Weise möglich, eine Radaufhängung mit integriertem Radeinzelmotor zu schaffen, bei welcher die Masse des Motors in vermindertem Maße Teil der ungefederten Massen bildet und welche große Radeinschlagswinkel ermöglicht. Erfindungsgemäß wird der Motor mit der Lenkung des Rades gekoppelt, so dass keine Kollision zwischen Motor und Rad, bzw. einem im Radbereich aufgenommenen Getriebe eintreten kann.
Beim Lenken des Rades wird erfindungsgemäß auch der Motor mitgedreht, um eine zur Lenkachse nahezu parallele Achse. Dies kann vorzugsweise einfach über einen Lenker geschehen. Damit verhindert man eine Kollision zwischen Motorgehäuse und Getriebegehäuse, sowie auch zwischen Gelenkwelle und Motorgehäuse.
Das Übersetzungsverhältnis zwischen Motordrehwinkel und Lenkwinkel beträgt bei der nachfolgend noch näher beschriebenen Konstruktion ca. 2: 1 , kann aber auch hiervon abweichend gewählt werden, z.B. unter Berücksichtigung der Bauraumverhältnisse und des maximalen Lenkwinkels.
Die Koppelung mit Übersetzungswirkung kann auch durch ein anderes Getrie- be geschehen wie beispielsweise ein Zahnradgetriebe, ein Seilzuggetriebe und dergleichen. Der Lenker wird bevorzugt, weil er die günstigere Lösung darstellt. Die erfindungsgemäße Anordnung des Radantriebsmotors kann insbesondere bei einer Radaufhängung mit McPherson Architektur eingesetzt werden. Der Radantriebsmotor wird hierbei über eine Gelenkmechanik im wesentlichen senkrecht auf dem Lenker gehalten und entsprechend dem Radeinschlag synchron untersetzt mitgeschwenkt. Die Gelenkmechanik kann insbesondere ein Schiebegelenk, ein Kugelgelenk, oder auch ein elastisches Element umfassen über welches eine entsprechende Motoraufhängung erreicht wird. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das untere Lenkerelement als Dreieckslenker ausgeführt. Die Koppelung des Lenkerelementes mit dem Radlagerträger erfolgt hierbei vorzugsweise über ein Kugelgelenk das ein Schwenken des Radlagerträger gegenüber dem Lenker- elementes um eine in Fahrzeuglängsnchtung weisende Horizontalachse, sowie eine im wesentlichen vertikale Lenkachse ermöglicht. Die fahrzeugseitige An- bindung des Lenkerelements, insbesondere bei Ausführung desselben als Dreieckslenker erfolgt vorzugsweise über Elastomer-Buchsen die ein Schwen- ken des Lenkerelementes um eine im wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung weisende Horizontalachse ermöglichen.
Das erfindungsgemäße Konzept eignet sich insbesondere für Fahrzeugvorderradaufhängungen mit Doppelquerlenkern, sowie Radaufhängungen in McPher- son Bauart.
Insbesondere bei der Ausführung der Radaufhängung in McPherson Bauart ist es in vorteilhafter Wiese möglich, den Radantriebsmotor in seinem oberen Bereich über eine obere Motorlenkeranordnung zu führen und abzustützen. Diese obere Motorlenkeranordnung ist dabei vorzugsweise als Dreieckslenkeranordnung ausgeführt über welche das Motorgehäuse vertikal verlagerbar abgestützt werden kann.
Die Synchronisation der Schwenkbewegung des Radlagerträgers und des Radantriebsmotors erfolgt vorzugsweise indem der Radantriebsmotor und der Radlagerträger über eine Lenkermechanik miteinander gekoppelt sind. Diese Lenkermechanik kann beispielsweise einen starr mit dem Radlagerträger gekoppelten - kurzen - Geberhebel und einen starr mit dem Radantriebsmotorgehäuse gekoppelten - etwas längeren - Mitnehmerhebel umfassen, wobei diese beiden Hebel über einen ggf. gekröpften Verbindungslenker miteinander gekoppelt sind. Jener Verbindungslenker ist vorzugsweise über Kugelgelenke mit dem Geberhebel und dem Mitnehmerhebel gekoppelt.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in den Radlagerträger ein Untersetzungsgetriebe eingebunden, das über die Antriebswelle mit dem Radantriebsmotor gekoppelt ist. Dieses Untersetzungsgetriebe ist gemäß einem besonderen Aspekt der vorliegenden Erfindung als Planetengetriebe ausgeführt. Die Veränderung des Radeinschlages erfolgt vorzugsweise in an sich bekannter Weise in dem der Radlagerträger einen Lenkschenkel trägt und über diesen Lenkschenkel und eine dort angebundene Spurstange mit einem Lenkgetriebe gekoppelt ist.
Während des Betriebs des Fahrzeuges können über den Radantriebsmotor neben Radantriebsmomenten auch Bremsmomente generiert werden. Es ist möglich, im Bereich des Radantriebsmotors auch eine mechanische Bremsein- richtung vorzusehen über welche insbesondere eine Feststellbremsfunktion, oder auch eine konventionelle Bremswirkung generiert werden kann.
Kurzbeschreibung der Figuren
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es zeigt:
Figur 1 eine perspektivische Skizze einer erfindungsgemäßen Radaufhängung mit integriertem elektromechanischem Radantriebsmotor der auf dem unteren Querlenker schwenkbar abgestützt ist und im Rahmen einer Lenkoperation untersetzt synchron und gleichsinnig nachgeführt wird;
Figuren 2a, 2b
Skizzen zur Veranschaulichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Radaufhängung, einmal in unbelastetem Zustand und einmal in eingefedertem Zustand;
Figuren 3a, 3b
weitere Skizzen zur weiteren Veranschaulichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Radaufhängung, einmal in Geradeauslaufstellung und einmal in eingeschlagenem Zustand. In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Einzelradaufhängungseinrichtung mit integriertem Radeinzelantriebsmotor 5 dargestellt. Die hier beispielhaft gezeigte Einzelradaufhängung ist insbesondere für einen leichten Personenkraftwagen ausgelegt und dient der Aufhängung und dem Antrieb eines rechten, lenk- baren Fahrzeugvorderrades. Die Aufhängung für ein linkes Fahrzeugvorderrad ist selbstredend entsprechend spiegelsymmetrisch aufgebaut und hier nicht näher veranschaulicht.
Die erfindungsgemäße Radaufhängungseinrichtung umfasst einen Radlager- träger 1 , ein unteres Lenkerelement 2 das um eine innere Gelenkstelle G3 schwenkbar ist und über eine äußere Gelenkstelle G4 an den Radlagerträger 1 angebunden ist, so dass der Radlagerträger 1 in vertikaler Richtung V verlagerbar und um eine im wesentlichen vertikale Lenkachse X schwenkbar ist, zur Einstellung geforderter Radeinschlagswinkel W. Weiterhin umfasst die Rad- aufhängungseinrichtung eine in dieser Ansicht nicht näher erkennbare, in dem Radlagerträger 1 aufgenommene Radlagereinrichtung und eine in dieser Radlagereinrichtung wiederum gelagerte Radnabe.
Die Radaufhängungseinrichtung umfasst weiterhin einen Radantriebsmotor 5, zur Generierung eines Antriebsmomentes, und eine Antriebswelle 6 zur Übertragung des Antriebsmomentes von dem Radantriebsmotor 5 in den Bereich des Radlagerträgers 1 .
Die erfindungsgemäße Radaufhängungseinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Radantriebsmotor 5 mit dem Lenkerelement 2 über eine Gelenkeinrichtung G7 schwenkbewegbar gekoppelt ist, und diese Koppelung derart bewerkstelligt ist, dass der Radantriebsmotor 5 um eine im wesentlichen vertikale Motorschwenkachse XM schwenkbar ist, die sich in einem Zwischenbereich zwischen der äußeren Gelenkstelle G4 und der inneren Gelenkstelle G3 des Lenkerelementes 2 erstreckt.
Das Lenkerelement 2 ist hier als Dreieckslenker ausgeführt und kann damit im Bereich der Gelenkstelle G4 den Radlagerträger 1 längs und quer abstützen und in vertikaler Richtung führen. Die weitere Abstützung und Führung des Radlagerträgers 1 wird hier erreicht, indem die Radaufhängung als McPherson Radaufhängung ausgeführt ist, d.h. der Radlagerträger 1 translatorisch an einem Federbein 8 geführt ist. Die äußere Gelenkstelle G4 ist als Kugelgelenk- stelle ausgeführt und ermöglicht ein Schwenken des Radlagerträgers 1 gegenüber dem unteren Lenker 2 um die Lenkachse X und ein Schwenken um eine im wesentlichen horizontale Achse im Rahmen des Ein- und Ausfederns des Radlagerträgers 1 in das Federbein 8. Neben der Anbindung an den unteren Lenker 2 ist der Radantriebsmotor 5 zudem auch über eine obere Motorlenkeranordnung 9 geführt. Diese obere Motorlenkeranordnung 9 ist ebenfalls als Dreieckslenkeranordnung ausgeführt und über eine Gelenkstelle G10 mit dem Radantriebsmotor 5 gekoppelt. Der Radantriebsmotor 5 ist über die Gelenkstellen G7 und G10 derart kinematisch in die Radaufhängungseinrichtung eingebunden, dass dieser mit dem unteren Lenker 1 mitfedern kann und die durch die Gelenkstellen G7, G10 definierte Motorschwenkachse XM schwenken kann.
Der Radantriebsmotor 5 und der Radlagerträger 1 sind über eine Lenkerme- chanik miteinander gekoppelt. Diese Lenkermechanik umfasst einen starr mit dem Radlagerträger 1 gekoppelten Geberhebel 1 1 und einen starr mit dem Gehäuse des Radantriebsmotors 5 gekoppelten Mitnehmerhebel 12. Diese beiden Hebel 1 1 , 12 sind über einen Verbindungslenker 13 miteinander gekoppelt.
In den Rad lagerträger 1 ist ein Untersetzungsgetriebe eingebunden. Die Antriebswelle 6 koppelt einen Eingang des Untersetzungsgetriebes mit dem Ausgang des Radantriebsmotors 5. Das Untersetzungsgetriebe ist als vorzugsweise zweistufiges Planetengetriebe ausgeführt. Die Antriebswelle 6 kann dabei auf das Sonnenrad geführt sein und der radseitige Abtrieb über den Planeten- radträger bewerkstelligt werden. In dem Radlagerträger ist dann das Hohlrad fixiert. Um den Radlagerträger in geforderte Winkelstellungen zu schwenken kann dieser mit einem Lenkschenkel 15 versehen sein an welchem eine Spurstange 16 angebunden ist die in an sich bekannter weise den Lenkschenkel 15 mit einem hier nicht näher dargestellten Lenkgetriebe koppelt.
Die Figuren 2a und 2b veranschaulichen die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Radaufhängung in einem Grundzustand (Figur 2a) und in einem eingefederten Zustand 2b. Der Radantriebsmotor 5 ist über die Gelenkstelle G7 an den unteren Lenker 2 angebunden und durch die obere Lenkeranordnung 9 zusätzlich abgestützt. Der Radantriebsmotor 5 kann damit dem unteren Lenker 2 mitfedern, wobei die Hubamplitude entsprechend den Hebelverhältnissen vermindert wird. Der Radantriebsmotor 5 ist um die Motorschwenkachse XM schwenkbar. Die Motor- schwenkachse XM und die Lenkachse X laufen bei diesem Ausführungsbeispiel auf einen gemeinsamen Punkt P1 zu. Dieser Punkt P1 befindet sich vorzugsweise in jenem Bereich, in welchem das Federbein 8 an der Karosserie gelagert ist. Die kinematische Koppelung des Gehäuses des Radantriebsmotors 5 mit dem Radlagerträger 1 über den Lenker 13 ist vorzugsweise derart bewerkstelligt, dass der Radantriebsmotor 5 mit einer gewissen Untersetzung geschwenkt wird, d.h. der Radschwenkwinkel stets größer ist als der Motorschwenkwinkel. Hierdurch werden Kreiseleffekte des Motors 5, und der Stellkraftbedarf redu- ziert.
In den Figuren 3a und 3b ist die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Radaufhängungseinrichtung weiter veranschaulicht. Wie erkennbar ist der Geberhebel 1 1 kürzer bemessen als der Mitnehmerhebel 12. Hierdurch wird wie oben bereits angesprochen erreicht, dass der Radantriebsmotor 1 und die Felge 15 untersetzt synchron gleichsinnig schwenken. Wird - wie in Figur 3b skizziert - die Felge 15 um den Lenkwinkel W1 um die Lenkachse X geschwenkt, so wird der Antriebsmotor 5 um die Motorschwenkachse XM um einen Nachstellwinkel W2 gleichsinnig mitgeschwenkt, wobei dieser Nachstellwinkel W2 kleiner ist, als der Lenkwinkel W1 .
Die Antriebswelle 6 nimmt dabei die hier angedeutete Schrägstellung zum An- triebsmotor 5 und zum Radlagerträger 1 bzw. dem darin aufgenommenen Planetengetriebe ein. Vorzugsweise sind die Anbindungsbereiche der Antriebswelle 6 an den Antriebsmotor 5 und das Planetengetriebe so gewählt, dass diese nahe an den Achsen XM bzw. X liegen. Hierdurch wird erreicht, dass im Rahmen einer Lenkoperation allenfalls kleine Abstandsänderungen durch die An- triebswelle 6 ausgeglichen werden müssen.
Ein mit der erfindungsgemäßen Radaufhängungseinrichtung ausgestattetes Kraftfahrzeug umfasst vorzugsweise vier Radantriebsmotoren die dem jeweiligen Fahrzeugrad zugeordnet sind. Diese Radantriebsmotoren können in Ab- hängigkeit vom momentanen Fahrzeugbetriebszustand und dem fahrerseitig bestimmten Leistungsbedarf so angesteuert werden, dass ich für den Fahrer eine als passend empfundene Fahrcharakteristik ergibt. Etwaige durch die Radantriebsmotoren und insbesondere die Koppelungsmechanik verursachte Reaktionskräfte auf das Lenksystem können durch eine aktive Einflussnahme auf das Lenkkraftunterstützungsverhalten modifiziert, insbesondere kompensiert werden.
Der Radantriebsmotor 5 und der Innenflanschbereich des Planetenradgetrie- bes können über eine Elastomerbalgstruktur miteinander gekoppelt werden, so dass die Antriebswelle in einem nicht rotierenden Elastomergehäuse umläuft. Die erfindungsgemäße Lenkermechanik mit den Lenkern 1 1 , 12, 13 befindet sich vorzugsweise außerhalb dieses Elastomergehäuses.
Der Radantriebsmotor 5 ist vorzugsweise als Innenläufermotor ausgeführt und ist in seinem Gehäusebereich mit Kühlrippenstrukturen versehen über welche die Wärmeableitung unter Wirkung des durch die Felge 15 strömenden Umgebungsluft unterstützt wird.

Claims

Patentansprüche
1 . Radaufhängungseinnchtung, mit:
- einem Radlagerträger (1 ),
- einem Lenkerelement (2) das um eine innere Gelenkstelle (G3) schwenkbar ist und über eine äußere Gelenkstelle (G4) an den Radla- gerträger (1 ) angebunden ist, so dass der Radlagerträger (1 ) in vertikaler Richtung verlagerbar und um eine im wesentlichen vertikale Lenkachse (X) schwenkbar ist, zur Einstellung geforderter Radeinschlagswinkel (W1 ),
- einer Radlagereinrichtung die in dem Radlagerträger (1 ) aufgenommen ist,
- einem Radantriebsmotor (5), zur Generierung eines Antriebsmomentes, und
- einer Antriebswelle (6) zur Übertragung des Antriebsmomentes von dem Radantriebsmotor (5) in den Bereich des Radlagerträgers (1 ),
- wobei der Radantriebsmotor (5) mit dem Lenkerelement (2) über eine Gelenkeinrichtung (G7) schwenkbewegbar gekoppelt ist, und diese Koppelung derart bewerkstelligt ist, dass der Radantriebsmotor (5) um eine im wesentlichen vertikale Motorschwenkachse (XM) schwenkbar ist, die sich in einem Zwischenbereich zwischen der äußeren Gelenkstelle (G4) und der inneren Gelenkstelle (G3) des Lenkerelementes (2) erstreckt.
2. Radaufhängungseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Lenkerelement (2) als Dreieckslenker ausgeführt ist.
3. Radaufhängungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radaufhängung als McPherson Radaufhängung ausgeführt ist.
4. Radaufhängungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Radantriebsmotor (5) über eine obere Motorlenkeranordnung (9) geführt ist.
5. Radaufhängungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Motorlenkeranordnung (9) als Dreieckslenkeranordnung ausgeführt ist.
6. Radaufhängungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radantriebsmotor (5) und der Radlagerträger (1 ) über eine Lenkermechanik miteinander gekoppelt sind.
7. Radaufhängungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lenkermechanik einen starr mit dem Rad- lagerträger (1 ) gekoppelten Geberhebel (1 1 ) und einen starr mit dem Radantriebsmotorgehäuse gekoppelten Mitnehmerhebel (12) umfasst, und dass diese beiden Hebel (1 1 , 12) über einen Verbindungslenker (13) miteinander gekoppelt sind.
8. Radaufhängungseinrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in den Radlagerträger (1 ) ein Untersetzungsgetriebe eingebunden ist und dass die Antriebswelle (6) einen Eingang des Untersetzungsgetriebes mit dem Ausgang des Radantriebsmotors (5) koppelt, wobei das Untersetzungsgetriebe als Planetengetriebe ausgeführt ist.
9. Radaufhängungseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Radlagerträger mit einem Lenkschenkel versehen ist und über diesen Lenkschenkel mit einem Lenkgetriebe gekoppelt ist. Radaufhängungseinrichtung, mit:
- einem Radlagerträger (1 ),
- einem Querlenkerelement (2) das um eine innere Gelenkstelle (G3) schwenkbar ist und über eine äußere Gelenkstelle (G4) an den Radlagerträger (1 ) angebunden ist, so dass der Radlagerträger (1 ) in vertikaler Richtung verlagerbar und um eine im wesentlichen vertikale Lenkachse (X) schwenkbar ist, zur Einstellung geforderter Radeinschlagswinkel (W1 ),
- einem Radantriebsmotor (5), zur Generierung eines Antriebsmomentes, und
- einer Antriebswelle (6) zur Übertragung des Antriebsmomentes von dem Radantriebsmotor (5) in den Bereich des Radlagerträgers (1 ),
- wobei der Radantriebsmotor um eine im wesentlichen vertikale Motorschwenkachse (XM) schwenkbewegbar gelagert ist und mit dem Radlagerträger (1 ) derart gekoppelt ist, dass der Radantriebsmotor einer Schwenkbewegung des Radlagerträgers (1 ) folgt.
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